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近日,evo视讯教师严战友及研究生盖惠恩、王震以第一作者和第二作者身份,分别在国际期刊Computational Particle Mechanics(MAR 2021, https://doi.org/10.1007/s40571-021-00395-0)、Shock and Vibration(https://doi.org/10.1155/2019/2620305)上发表论文“Flexural strength test and meso‑mechanical evolution behavior of cement concrete based on discrete element method”、“Research on mesoscopic response of asphalt pavement structure under vibration load”,该论文首次验证了“外界荷载作用下水泥混凝土细观颗粒间损伤规则”

目的:

水泥混合料各种损伤与其内部材料非均质、非连续体密切相关,采用细观力学理论研究水泥混合料力学演变行为对揭示混合料结构破坏机理十分重要。本文基于水泥混合料立方体抗压试验获得离散元模型细观参数,应用离散元法构建三维水泥混合料抗折离散元模型,在一定荷载速率下,分析水泥混合料颗粒间细观裂缝产生及扩展过程、颗粒间应力分布、传递以及位移场演变行为。

创新点:

在宏观力学试验基础上获取细观力学计算参数,应用平行粘结模型描述粗集料与胶凝材料颗粒间及胶凝材料颗粒间力学行为,应用线性接触刚度模型描述粗集料颗粒间力学行为,考虑颗粒间孔隙率不均质分布。

结论:

1、在外荷载作用下,水泥混凝土内部颗粒都产生一定的运动趋势,胶凝材料的水平、垂直方向位移大于粗集料的位移,粗集料的位移角大于胶凝材料,不同部位颗粒具有不同运动趋势。

2、在外荷载作用下,当颗粒间水平拉应力超过材料粘结强度时,颗粒间的黏结键发生断裂,荷载初期微裂缝比较少,后期微裂缝互相贯穿形成较大的宏观裂缝,微裂缝一般出现于粗集料与胶凝材料黏结比较薄弱位置。

3、在外荷载作用下,初期,模型的上部颗粒主要表现压应力,其余部位颗粒表现为拉应力;随着荷载时间持续,上部颗粒逐渐由压应力变化为拉应力,底部颗粒处于拉应力与压应力混合状态。由于水泥混凝土材料的非均质性,颗粒间的应力数值也处于非均匀分布状态。